基于Blackboard平臺在線考試管理系統的研究

中國計量大學 鄭 坤

基于Blackboard平臺在線考試管理系統的研究

中國計量大學 鄭 坤

本文從學校教學資源出發，通過研究和分析我校BB平臺實際教學使用情況對硬件進行研究和測試，設計出適合筆者所在院校在線考試的系統優化方案，確保筆者所在院校BB平臺在線考試能夠順利進行。

Blackboard 在線考試 管理系統

網絡在線考試是在充分利用網絡無限自由的空間基礎上，通過利用先進的數據庫管理技術，考試機構可以隨時隨地對考生進行無紙化考試。這大大簡化了考試流程，減輕了考試機構的工作量。這種考試模式在現代開放的考試系統中為考生的個性化提供了更為靈活、方便的考試服務，有效促進了考試管理水平的提高。

一、BB平臺在線考試系統的優點和不足

筆者所在院校使用Blackboard網絡教學平臺（以下簡稱BB平臺）其中一項主要功能就是在線考試，教師通過將原始試題資料錄入，生成試題庫；從題庫中隨機生成試卷，并可多次重復使用；教學人員可以通過創建和管理自測、測驗、考試和成績統計分析來強化學生的學習效果、衡量學生的學習過程以及根據需要制定課程；按照簡單、步驟式流程創建考試和調查；多種題型可混合和選擇應用：單選、多選、判斷正誤、匹配、排序、填空和論述題；為學生提供受密碼保護的測驗、限時的測驗，并可以得到即時結果反饋；按照時間表上指定的日期和時間，自動開放或關閉測驗。一直以來，由于BB平臺在線考試功能對服務器的硬件資源要求比較高，筆者所在院校包括全國大多數高等院校的基本配置中始終無法很好地解決并發量問題，經常由于考試導致服務器崩潰停止服務，所以BB平臺的在線考試功能在國內各高校中沒有得到很好推廣。

二、BB平臺系統測試方法

為了筆者所在院校1000余人學生可同時在線考試，必須對BB平臺軟硬件進行合理的配置和資源優化。測試工具為IE瀏覽器、Loadrunner11，測試環境為應用服務器（BB版本為8.0.422.7，系統為Redhat 5.6 x64，內存4G的雙核CPU和內存4G的四核CPU）、數據庫服務器（系統為Redhat 5.6 x64，內存8G的四核CPU）。測試方法是用Loadrunner壓力測試工具向應用服務器發送不同的訪問請求，模擬登錄、瀏覽課程、考試。通過對應用服務器和數據庫服務器的性能進行監測，結合Loadrunner工具得出最優結論。為了更好測試訪問壓力，分別對50、100、200、300這幾個訪問人數進行壓力測試，主要列出300人的訪問情況。

測試雙核CPU內存為4GB的應用服務器。

1.發送點擊課程測試。300人同時進行訪問，當人數達到236人時開始出現錯誤，瀏覽器訪問已經非常困難，有20秒才能打開首頁，Vmstat的R值在17-101之間，說明CPU負載非常高，但memory的free值為1528876之上，說明內存壓力不大。數據庫服務器壓力也不是很大，顯示的數據在正常范圍內。所以單臺Web應用服務器，瀏覽網頁的極限值應該在250人左右。出現服務極限后，當服務器請求壓力下降后服務器能繼續正常服務。

2.考試壓力測試。嘗試300人參加考試，90人時開始出現事務失敗，此時應用服務器CPU使用較高在60%～110%之間，內存依然壓力不大，在130人參加考試時，Bb很難打開，點擊出現緩慢的狀況，考試會出現異常導致無法提交考卷。出現服務極限后，當服務器請求壓力下降，服務器就能繼續正常服務。結合實際考試中產生的問題，通過對不同考試人數服務器承受能力和考試順利情況可知，120人左右的學生一起考試時基本順利，出現系統無法提交的現象。針對應用服務器的瓶頸是CPU的情況，可以升級CPU為四核，并對200人訪問進行測試，此時Vmstat中R值則與雙核時50人的數據基本一致，當達到300人同時進行考試進行測試時可知，CPU壓力較大，點擊會出現緩慢的現象，但基本能滿足需求，數據庫服務器依然沒有壓力，說明當CPU升級為四核時單臺應用服務器應該可以承受600人左右的同時訪問或者300人左右同時在線考試。如果需要1000人同時在線考試，那么至少配置4臺四核CPU、4GB內存的應用服務器，1臺文件服務器和1臺數據庫服務器，另外還需要加上負載均衡。

三、負載均衡的研究

負載均衡是通過某種算法實現負載分擔的方法。運用該方法在線考試必須先登錄到平臺，進入課程后才能進行考試，用戶發起請求一旦與該服務器連接成功，在訪問期間一定要分配給該應用服務器才可以順利進行考試，也就是說一定要保持會話。筆者所在院校原先使用Nginx作為負載均衡，分配方式設置為Ip_hash，每個請求按訪問Ip的hash結果分配，這樣每個訪客固定訪問一個后端服務器，該策略能解決session的問題，從而解決會話保持的問題。但是，Nginx的健康檢查機制是如果其中一臺宕機了，還是會分發請求給它，默認1分鐘內不會再轉發，之后再發給另一臺服務器，這樣就導致用戶一直無法訪問的狀態。F5設備則解決了這個問題，配置為基于SSL Session ID的會話保持，會話保持300秒，也就是如果該時間范圍內沒有任何操作，該鏈接會被釋放，同時前端使用的是輪詢的方式，保證每臺服務器連接數均衡，另外也限制前端分配給各服務器的連接數。

綜上所述，經過研究和測試，筆者所在院校的BB平臺配置了4臺web服務器，1臺文件服務器和1臺數據庫服務器，加上F5負載均衡設備，組織過1100人左右的同時在線考試，學生全部順利地完成了考試。

[1]曹 巖，鄭 錚.BB平臺在醫學教學中的應用[J].中國科教創新導刊，2012

[2]許 毅.Blackboard平臺在高校教學中的使用[J].科技創新導報，2012

[3]楊曉宇.提高Blackboard平臺使用率的策略研究[J].軟件導刊（教育技術），2011

（本文系基金項目：2015年度浙江省教育廳科研項目“基于Blackboard平臺的在線考試管理系統優化與推廣研究”的研究成果，項目編號：Y201534215）

ISSN2095-6711/Z01-2016-12-0220

鄭坤（1984—），男， 浙江杭州人，中國計量大學教務處，助理研究員，研究方向：教學信息管理